Sự Hâm Nóng Toàn Cầu & Năng Lượng Mặt Trời - Global Warming & Solar Energy

 

(Thuyết trình trước Vietnamese Professionals Society

 North America Conference 2004, Oct, 23-24, Santa Ana, CA)

 

Sự hâm nóng toàn cầu

 

Các lý thuyết về sự hâm nóng toàn cầu phát sinh từ cuối thế kỷ 19 do những nhà khoa học Thụy Điển trong khi quan sát sự thay đổi nhiệt độ của không khí bị ô nhiễm để rồi từ đó kết luận rằng trái đất nóng dần do con người phóng thích các khí ô nhiễm vào không khí. Lý thuyết nầy là nguyên nhân khởi đầu cho bao cuộc thảo luận sau đó giữa các nhà khoa học. Họ đã võ đoán là từ năm 1896, thán khí (CO2) thải vào không khí do việc đốt than đá để tạo ra năng lượng là nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính. Theo ước tính, thán khí trong không khí đã tăng 30% từ năm 1750 đến nay.

Mãi đến năm 1949, sau khi khảo sát hiện tượng tăng nhiệt độ trong không khí ở Âu Châu và Bắc Mỹ từ năm 1850 đến 1940 so với các nơi khác trên thế giới, các nhà nghiên cứu Anh đã đi đến kết luận là sự phát triển ở các quốc gia kỹ nghệ đã làm tăng lượng ô nhiễm thán khí trong không khí, do đó làm cho mặt đất ở hai vùng nầy nóng mau hơn so với các vùng chưa phát triển.

Đến năm 1958, các cuộc nghiên cứu ở Mauna Loa Observatory (Hawai) đặt ở cao độ 3345m mới chứng minh được khí CO2 là nguyên nhân chính yếu của sự gia tăng nhiệt độ nầy. Đến năm 1976, các chất khí methane, chlorofluorocarbon (CFC), nitrogen oxide (NOx) cũng được xác nhận là nguyên nhân của hiệu ứng nhà kính.

Từ năm 1979 đến 1983, nhiều báo cáo của Hàn Lâm Viện Quốc gia về Khoa học  Hoa Kỳ đã chứng minh và cảnh báo rằng nơi nào có ô nhiễm không khí trầm trọng là nguy cơ có nhiệt độ không khí tăng càng lớn.

Năm 1990, 49 nhà bác học đã có giải Nobel đã ra thông cáo kêu gọi mọi quốc gia trên thế giới phải có biện pháp tức thời để hạn chế ô nhiễm không khí hầu bảo vệ quả địa cầu.

Các cuộc nghiên cứu mới nhất do hai khoa học gia Karl và Trenberth trên tạp chí Sciences số tháng 12/2003 nói lên tính cách khẩn thiết của vấn đề nầy. Theo ước tính của hai ông thì từ 1990 đến 2100, nhiệt độ trên mặt địa cầu sẽ tăng từ 3,1 đến 8,9 oF  (1,6 đến 4,2 oC). Và sự tăng nhiệt độ nầy sẽ làm nóng chảy hai tảng băng ở Greenland và Antartica và có thể làm ngập lụt các bờ biển. Điều sau nầy sẽ làm thu hẹp diện tích sống của con người trên quả địa cầu. Để rồi từ đó sinh sản ra nhiều hệ lụy như sau:

 

·         Trái đất sẽ chịu đựng những luồng khí nóng bất thường;

·         Hạn hán sẽ thường xuyên hơn và xảy ra ở nhiều nơi;

·         Mưa to, bão tố xảy ra bất thường cũng như không thể tiên liệu trước như hiện nay;

·         Hệ thực vật, sinh vật bị thay đổi;

·         Và sau cùng mực nước biển sẽ dâng cao ở nhiều nơi ước tính khoảng 75cm năm 2100.

 

Và hiệu ứng nhà kính đã được giải thích một cách khoa học hơn như sau: Các khí kể trên di chuyển trong bầu khí quyển, nhốt (trap) khí nóng thải hồi từ mặt địa cầu, do đó khí nóng nầy không thể thoát ra ngoài không gian được. Ngược lại, các khí trên cũng đã hành sử như một nhà kính để lọc các tia sáng mặt trời trước khi vào trái đất. Tháng 4,2004 Trung tâm Nghiên cứu Mauna trên lại vừa công bố một báo cáo khoa học mới nhất trong đó ghi nhận nồng độ của thán khí (CO2) trong năm 2002 là 376 mg/L và năm 2003 là 379mg/L. Và trong vòng 10 năm trở lại đây, mức thán khí tăng hàng năm là 1,8mg/L; trong lúc đó mức tăng trung bình là 1mg/L ở 5 thập niên về trước. Lý do chính là do sự phát triển của Trung Quốc và Ấn Độ.

Nghị định thư Kyoto, một dự thảo hiệp ước do Liên Hiệp Quốc bảo trợ và đã được 166 nguyên thủ quốc gia trên thế giới đồng ý trên nguyên tắc, quy định rằng: Cho đến năm 2012, các quốc gia chện thế giới phải giảm thiểu các khí phóng thích kể trên 5,2% so với định mức của năm 1990. Dự thảo Nghị định thư (NĐT) nầy gồm 26 Điều khoản và 2 Phụ lục sẽ trở thành một quyết định chung cho toàn cầu nếu có trên 55% tổng số các quốc gia tính theo tỷ lệ năng lượng cần thiết trong các quá trình sản xuất kỹ nghệ của từng quốc gia một. Hoa Kỳ, vào năm 1990, đã sản xuất 36,1% sản phẩm của toàn thế giới, do đó có trách nhiệm trên 36,1% lượng khí phóng thích vào bầu khí quyển tạo ra sự hâm nóng toàn cầu. Trong lúc đó, Nga Sô chịu trách nhiệm 17,4%.

Tính đến ngày 30/11/2003, tổng số các quốc gia đã chuẩn y Nghị định thư Kyoto chỉ đạt được 44,2%, do đó, NĐT vẫn chưa được đem vào áp dụng. Hoa Kỳ và Nga Sô cho đến hôm nay vẫn chưa chịu chuẩn y. Việt Nam đã phê chuẩn NĐT ngày 25/9/2002.

 

Cảnh báo khẩn cấp

 

Vào cuối tháng 2,2004, Bộ Quốc Phòng Hoa Kỳ có cho công bố một báo cáo khoa học quan trọng liên quan đến an ninh quốc phòng về việc thay đổi thới tiết đột ngột do hai khoa học gia về tương lai học (futurist) nghiên cứu.

Báo cáo cảnh báo rằng, nhiệt độ sẽ giảm 5 oF ở Á Châu, Bắc Mỹ, và Bắc Âu Châu; và sẽ tăng 4 oF ở ước , Nam Phi, và Nam Mỹ kéo theo hạn hán, giông tố vào mùa đông, và gió mạnh ở những vùng kể trên. Báo cáo còn ghi nhận thêm sự thay đổi nhiệt độ sẽ có một tiến trình nhanh chóng chứ không thay đội đều đặn như  dự liệu. Có thể xảy ra trong vài thập niên tới đây. Các cuộc nghiên cứu ở lòng biển sâu có chỉ dấu cho thấy dòng chảy của luồng nước ấm chảy chậm lại. Và điều nầy có thể làm cho thời tiết không còn thay đổi theo như sự vận chuyển định kỳ như trước đây.

Những sự kiện kể trên có thể xảy ra ở những vùng khác nhau, tuy nhiên việc ảnh hưởng lên toàn cầu sẽ làm xáo trộn tình hình an ninh xã hội của thế giới. Vì vậy, các quốc gia giàu cần phải chuẩn bị để tránh tình trạng bi thảm có thể xảy ra bất cứ lúc nào.

Hoa Kỳ với kỹ thuật tiên tiến có thể chịu đựng và chế ngự được những thay đổi trên do nước nầy có một hệ thống nông nghiệp đa dạng thích ứng với nhiều điều kiện thời tiết khác nhau. Điều nầy không thể có được đối với các quốc gia khác ở Á và Âu châu. Tình trạng thiếu lượng thực, nước uống và năng lượng có thể xảy ra và từ đó sẽ phát sinh ra một hiện tượng di cư vĩ đại đến từ Á Châu và các quốc gia Trung Mỹ.

Sau cùng, báo cáo tiên đoán rằng Âu Châu sẽ phải chiến đấu gay go với tình trạng kể trên. Á Châu đối mặt với những khủng hoảng lương thực và nước sinh hoạt. Tất cả sẽ làm xáo trộn xã hội hoàn toàn và tạo ra thêm nhiều tranh chấp liên quốc gia không thể tiên liệu được.

Để kết luận, nguyên nhân gây ra hiệu ứng nhà kính là do thán khí và một số khí thải kỹ nghệ thải hồi vào bầu khí quyển. Tuy nhiên, cũng còn có nhiều giả thuyết khác nhau đến từ nhiều trường phái khoa học về cách lý giải cho hiệu ứng nhà kính. Một số khoa học gia trong khi nghiên cứu về hành tinh Mars đã đưa ra một giả thuyết về sự thành hình của mặt địa cầu như sau: Chu kỳ nóng lạnh của trái đất là một hiện tượng tuần hoàn. Trong hiện tại, quả địa cầu đang đi vào một cuộc vận hành nóng để rồi sau đó một vài thiên niên kỷ sẽ chuyển trở qua chu kỳ lạnh. Lý do căn bản để làm điểm tựa cho lập luận nầy là vin vào thời đại của người Viking ở Bắc Cực. Ở vào thời nầy, những vùng có người Viking sinh sống, vẫn có nhiều đồng cỏ do đó họ có điều kiện để chăn nuôi và trồng trọt, chứ không là một tảng băng vĩ đại như hiện tại. Nếu giả thuyết nầy là một sự thật thì thuyết Âm Dương cũng có thể là một giải đáp cho bài toán nóng lạnh của trái đất.

 

Năng lượng toàn cầu

 

Năng lượng chúng ta đang tiêu dùng xuất phát từ nhiều nguồn khác nhau. Từ thiên nhiên, cần phải kể đến than đá, than bùn, dầu hỏa, và khí thiên nhiên. Do nhân tạo, có nguồn năng lượng từ thủy điện còn được gọi là than trắng, nguồn nguyên tử năng, và năng lượng từ gió và từ ánh sáng mặt trời.

Đối với các tài nguyên thiên nhiên thuộc nhóm thứ nhất, theo ước tính thì khoảng độ 80 năm nữa, các nguồn năng lượng trên sẽ bị cạn kiệt vì con người đã và đang tận dụng tối đa, và với mức độ cấp số nhân  nhanh hơn mức tái tạo của thiên nhiên. Do đó ngay từ bây giờ nếu không chuẩn bị để nghiên cứu hay truy tìm những nguồn tài nguyên năng lượng mới, thế giới sẽ đi dần đến sự tự hủy diệt. Đối với nguồn năng lượng đến từ nhóm hai, thủy điện đã xuất hiện từ hơn 70 năm trước đây, và đã là nguồn hy vọng cho nhân loại trong một thời gian dài.

Còn nguồn năng lượng nguyên tử năng hiện đang được các quốc gia Tây phương áp dụng nhiều vì nhu cầu gia tăng. Riêng hai loại năng lượng gió và ánh sáng mặt trời được các nước đang phát triển và các quốc gia gần vùng xích đạo chiếu cố đến nhiều hơn.

Từ ban đầu và căn cứ theo hướng suy nghĩ của những nhà khoa học thời bấy giờ thì thủy điện là một nguồn điện năng sạch và toàn hảo vì không tạo ra ô nhiễm môi trường. Do đó, các đập thủy điện được tiếp nối xây dựng ồ ạt từ các quốc gia tân tiến cho đến những quốc gia đang phát triển. Nhưng trong khoảng 20 năm trở lại đây, khoa học gia trên thế giới đã nhận định đúng đắn thảm nạn môi trường do thủy điện gây ra. Đó là, 1- Thủy điện đã làm đảo lộn hoàn toàn hệ sinh thái của một vùng rộng lớn chung quanh hồ chứa cũng như ở thượng nguồn và hạ nguồn của đập; 2- Thủy điện làm giảm thiểu hoặc hủy diệt đa dạng sinh học của toàn vùng; 3- Hiệu quả kinh tế của thủy điện hoàn toàn đảo ngược vì chi phí cần thiết để tái tạo lại môi trường thiên nhiên đã bị đánh mất cao hơn lợi nhuận do việc cung cấp điện năng. Hai thí dụ điển hình minh xác qua trường hợp của hàng chuỗi đập thiết lập dọc theo sông Colorado (Hoa kỳ) và Hoàng hà (Trung hoa); và sau hơn vài chục năm khai thác, dòng chảy của hai con sông nầy không còn điểm đến là vịnh Mễ tây cơ và biển Trung hoa nữa. Ở Việt Nam, dù mới khai thác đập thủy điện trong khoảng hơn 10 năm nay, nhưng nhiều tác hại đã xảy ra như trường hợp đập Yali đã làm ngập lụt thành phố Ratanakiri, Cambodia năm 2000 ngay một năm sau khi khánh thành mà thôi.

 

Năng lượng mặt trời

 

Chúng tôi đặt trọng tâm về nguồn năng lượng đến từ ánh sáng mặt trời. Tương tự như nguồn năng lượng đến từ gió, công nghệ từ ánh sáng (solar technologies) sử dụng nguồn năng lượng mặt trời để biến cải thành nhiệt năng, điện năng, và ngay cả việc cung cấp năng lượng cho hệ thống làm lạnh nữa. Hàng năm tại Hoa kỳ các tiểu bang ở miền Đông đều có mở hội nghị Thượng đỉnh về Năng lượng Xanh (Green Power Summit) với mục đích giới thiệu các công nghệ mới về thiết bị áp dụng năng lượng mặt trời dùng cho đơn vị gia cư, hay các cơ sở nhỏ.

Đây cũng thể hiện một quan niệm khác biệt giữa Hoa kỳ và Âu châu trong việc ứng dụng năng lượng mặt trời. Kể từ thập niên 60, người Pháp đặc biệt chú trọng đến việc giải quyết sự thiếu hụt năng lượng cho các quốc gia đang phát triển. Họ đã thành công trong

việc thiết kế và lắp đặt các hệ thống biến năng lượng mặt trời thành điện năng cung ứng cho những làng xã có độ 1000 đơn vị gia cư. Các quốc gia vùng Trung Mỹ đã thừa hưởng thành tựu nầy nhiều nhất vì dễ lấp ráp và chi phí tương đối rẻ.

Đối với các quốc gia có bờ biển dài, hay thuộc vùng nhiệt đới trong đó có Việt Nam, hệ thống thiết bị năng lượng nầy sẽ có tiềm năng lớn để giải quyết nhu cầu thiếu hụt năng lượng cho tương lai.

 

Các lợi điểm của việc sử dụng năng lượng mặt trời

 

Vào năm 2003, mức sản xuất hệ thống biến năng lượng mặt trời thành điện năng có tên là Photovoltaic (PV) trên toàn thế giới đạt đến mức 700 MW, tăng 34% so với năm 2002. Gần 30 năm trước đây, nhân loại đã nghĩ đến nguồn năng lượng nầy, nhưng mãi đến năm 1999, các hệ thống PV có trên 1 tỷ watt mới ra đời và công nghệ nầy đã thu lợi 5,2 tỷ Mỹ kim cho các công ty thiết kế trên thế giới.

Quốc gia có mức tăng trưởng nhanh nguồn năng lượng trên là Nhật Bản, 45%, và Âu Châu, 40%. Những lợi điểm trước mắt của nguồn năng lượng mặt trời là:

 

·         Không làm ô nhiễm không khí;

·         Không tạo ra hiệu ứng nhà kính;

·         Không tạo ra phế thải rắn và khí như các nguồn năng lượng do than đá, khí đốt, và năng lượng nguyên tử;

·         Các hệ thống PV nầy có thể thiết lập ngay tại khu đông đúc gia cư, hay ngay trên nóc các chung cư hay cơ xưởng lớn;

           

Mặc dù hiện nay giá thành của việc thiết lập một hệ thống PV cao hơn 10 so với một nhà máy nhiệt điện dùng than đá, 2 lần so với nhà máy nguyên tử, 4 lần so với nhà máy dùng khí tái lập (renewable gas), hệ thống PV, một khi đã được thiết lập thì chi phí điện năng sử dụng sẽ được giữ cố định trong vòng 20 năm sau đó vì hệ thống không cần đến nhu cầu nguyên liệu và các PV đã được bảo đảm vận hành suốt đời.

Đứng trước tình hình thế giới hiện tại sau biến cố 911, năng lượng mặt trời còn mang ý nghĩa lịch sử thời đại, đó là tình trạng khủng bố trên toàn thế giới hiện tại. Thiết nghĩ, những kẽ khủng bố sẽ không gây được tiếng vang lớn sau khi phá hoại thành công một hệ thống PV cố định trên mặt đất hay trên nóc các chung cư. Vì làm như thế, thiệt hại nhân sự sẽ không đáng kể do đó không đánh động được tâm lý sợ hãi của người dân và chính quyền sở tại.

Paul D. Maycock, chủ tịch của PV Energy Systems, Hoa Kỳ tuyên bố rằng: Đây là một loại năng lượng sạch, yên lặng (không gây ra tiếng động), không độc hại, không sử dụng nguồn nguyên liệu có gốc hữu cơ, đáng tin cậy (reliable) và trong một tương lai gần (2010) sẽ là một nguồn năng lượng rẻ nhất cho các đơn vị gia cư và cơ sở thương mại. Tại Nhật Bản, hiện tại giá điện năng do PV sản xuất rẻ hơn giá điện năng do các ngừa năng lượng khác, từ 11 đến 15 xu/kwh so với 21 xu/kwh. Tuy nhiên đối với Hoa Kỳ thì giá điện năng của PV tương đối còn cao vì Hoa Kỳ là một quốc gia có giá điện rẻ nhất thế giới từ 9 đến 15 xu/kwh tùy theo vùng.

Nếu tính về lâu dài trong vòng 20 năm thì việc lấp đặt một hệ thống PV vẫn còn có hiệu quả cao. Một thí dụ cụ thể cho một đơn vị gia cư hiện tại: Chi phí lấp đặt hệ thống PV là 17.243 Mỹ kim; số tiền nầy sẽ được chính phủ bồi hoàn lại (rebate) là 13.400  Mỹ kim. Và hàng tháng chủ nhà chỉ trả phí tổn năng lượng tiêu thụ là 6 Mỹ kim và 2,18 Mỹ kim cho chi phí thuê đồng hồ đo. Thêm một lợi điểm nữa là, năng lượng trên có thể được dự trữ để dùng trong thời gian trời không đủ nắng hoặc chuyển tải điện năng dư thừa qua các đơn vị gia cư khác.

 

Năng lượng cho Việt Nam

 

Việt Nam là một quốc gia đang phát triển, do đó nhu cầu năng lượng ngày càng tăng. Hiện tại chính sách quốc gia của Việt Nam về nhu cầu năng lượng dựa vào việc thiết lập các đập thủy điện và một số nhà máy điện nguyên tử.

Việt Nam hiện đang dự định xây thêm 20 đập thủy điện mới cho đến năm 2010, bắt đầu là đập Yali II và Ninh Bình II với số vốn trên 500 triệu Mỹ kim. Đồng thời, Việt Nam qua Viện Năng Lượng Nguyên Tử Việt Nam ngày 5/11/03 cũng đã công bố việc chọn lựa danh sách các địa điểm làm nơi đặt nhà máy điện nguyên tử đầu tiên ở Phước Đinh (Ninh Phước, Ninh Thuận), Vĩnh Hải (Vinh Hải, Ninh Thuận), và Hòa Tân (Tuy Hòa, Phú Yên). Theo kế hoạch, các nhà máy trên sẽ hoạt động từ năm 2015 đến 2020 với công suất tổng cộng là 2.000 MW, và kinh phí xây dựng lên đến 3 tỷ Mỹ kim.

Ngay sau khi công bố quyết định trên, TS Phạm Duy Hiển, Giám đốc lò phản ứng hạch nhân Đà Lạt trên 20 năm đã có nhận định là Việt Nam không nên sử dụng nguồn điện năng nầy vì mức an toàn vẫn còn chưa được bảo đảm, ngay cả đối với các quốc gia có nền công nghệ cao.

 

Kết luận

 

Đối với các nước đang phát triển ở Á châu như Trung hoa, Thái lan, Lào,Việt Nam, việc thiết lập các đập thủy điện mới để giải quyết nhu cầu điện năng cho quốc gia trong hiện tại là một việc làm thiếu một tầm nhìn nghiêm chỉnh cho tương lai. Họ không rút tỉa được kinh nghiệm của các quốc gia Tây phương đang trên đà phá vỡ các đập đã xây dựng ngõ hầu tái tạo hệ sinh thái của vùng, đồng thời cũng không học hỏi kinh nghiệm về các tác hại môi trường vì không nghiên cứu tác động môi trường trong kế hoạch thiết lập đập.

Đối với nguồn năng lượng do nguyên tử năng, mức an toàn trong vận hành và việc giải quyết phế thải hạch nhân vẫn là một dấu hỏi lớn và tác hại đến nhân sự và môi trường trong trường hợp tai nạn xảy ra đã làm cho nhiều quốc gia do dự khi quyết định xây dựng thêm nhà máy. Thêm nữa năng lượng nầy thải hồi nhiều thán khí (CO2) ảnh hưởng đến tầng ozone của bầu khí quyển và nhất là phế thải nguyên tử vẫn còn là một nan đề chưa giải quyết được của nhân loại.

Do đó, năng lượng mặt trời thiết nghĩ vẫn là một nguồn năng lượng tương đối tối ưu cho điều kiện Việt Nam đứng về phương diện địa dư và nhu cầu phát triển kinh tế trong tương lai. Và nguồn năng lương nầy sẽ là một khơi mào hứng thú góp phần vào: 1- Việc hạn chế hiệu ứng nhà kính, và sự hâm nóng toàn cầu theo tinh thần của Nghị định thư Kyoto 1997; 2- Giải quyết ô nhiễm môi trường do việc gia tăng dân số và phát triển xã hội của các quốc gia trên thế giới; 3- Và nhất là để bổ túc vào sự thiếu hụt năng lượng trên thế giới trong tương lai khi các nguồn năng lượng trong thiên nhiên sắp bị cạn kiệt.

 

Mai Thanh Truyết

West Covina 9/2004